Pehea e puka ai i waho o ka impasse i ka physics?
E kūʻai ʻia ana ka mea hoʻoheheʻe ʻeleʻele e hiki mai ana i nā piliona kālā. Aia nā hoʻolālā e kūkulu i nā mea like ma ʻEulopa a me Kina, akā nīnau nā kānaka ʻepekema inā he kūpono kēia. Pono paha mākou e ʻimi i kahi ala hou o ka hoʻokolohua a me ka noiʻi e alakaʻi i kahi holomua i ka physics?
Ua hōʻoia pinepine ʻia ka Model Model, me ka Large Hadron Collider (LHC), akā ʻaʻole ia e hoʻokō i nā manaʻo āpau o ka physics. ʻAʻole hiki iā ia ke wehewehe i nā mea pohihihi e like me ke ola ʻana o ka mea ʻeleʻele a me ka ikehu ʻeleʻele, a i ʻole no ke aha i ʻokoʻa ai ka ʻumekaumaha mai nā mana kumu ʻē aʻe.
Ma ka ʻepekema e pili ana i ia mau pilikia, aia kahi ala e hōʻoia ai a hōʻole paha i kēia mau kuhiakau. ʻohi ʻikepili hou aku - i kēia hihia, mai nā telescopes maikaʻi a me nā microscopes, a mai kahi hou loa, ʻoi aku ka nui hoʻopaʻapaʻa nui e hoʻokumu i kahi manawa e ʻike ʻia nā ʻāpana supersymmetric.
I ka makahiki 2012, ua hoʻolaha ka Institute of High Energy Physics o ka Chinese Academy of Sciences i kahi hoʻolālā e kūkulu i kahi super counter. Hoʻolālā ʻia Electron Positron Collider (CEPC) he 100 km paha kona anapuni, aneane eha manawa ko ka LHC (1). I ka pane ʻana, i ka makahiki 2013, ua hoʻolaha ka mea hoʻokele o ka LHC, ʻo ia hoʻi ʻo CERN, i kāna hoʻolālā no kahi mea hoʻokūkū hou i kapa ʻia. ʻO ka mea hoʻoheheʻe pōʻai o ka wā e hiki mai ana (FCC).
1. Hoʻohālikelike ka nui o ka CEPC i hoʻolālā ʻia, FCC a me LHC accelerators.
Eia naʻe, ke noʻonoʻo nei ka poʻe ʻepekema a me nā ʻenekinia inā pono kēia mau papahana i ka waiwai nui. Ua hoʻohewa ʻo Chen-Ning Yang, he makana no ka Nobel no ka physics particle, i ka ʻimi ʻana i nā ʻāpana o ka supersymmetry me ka hoʻohana ʻana i ka supersymmetry hou i ʻekolu mau makahiki i hala aku nei ma kāna blog, a kapa ʻia ʻo ia he "game guessing." He koho pipiʻi loa. Ua ʻōlelo ʻia e nā ʻepekema he nui ma Kina, a ma ʻEulopa, ua ʻōlelo like nā kukui o ka ʻepekema e pili ana i ka papahana FCC.
Ua hōʻike ʻia kēia iā Gizmodo e Sabine Hossenfelder, he physicist ma ka Institute for Advanced Study ma Frankfurt. -
Hoʻomaopopo ka poʻe hoʻohewa o nā papahana e hana i nā colliders ikaika loa he ʻokoʻa ke kūlana mai ka wā i kūkulu ʻia ai. Ua ʻike ʻia i kēlā manawa a mākou e ʻimi nei ʻO Bogs Higgs. I kēia manawa ua emi iki nā pahuhopu. A ʻo ka noho mālie i nā hopena o nā hoʻokolohua i alakaʻi ʻia e ka Large Hadron Collider i hoʻonui ʻia e hoʻokipa i ka ʻike ʻo Higgs - me ka loaʻa ʻole o ka hopena mai 2012 - he mea weliweli.
Eia kekahi, aia kahi kaulana, akā ʻaʻole paha i ka honua, ʻoiaʻiʻo ʻO nā mea a pau a mākou e ʻike ai e pili ana i nā hopena o nā hoʻokolohua ma ka LHC e hele mai mai ka nānā ʻana o 0,003% wale nō o ka ʻikepili i loaʻa a laila. ʻAʻole hiki iā mākou ke mālama hou aku. ʻAʻole hiki ke hoʻokuʻu ʻia ʻo nā pane i nā nīnau nui o ka physics e hopohopo nei iā mākou aia i ka 99,997% a mākou i noʻonoʻo ʻole ai. No laila, ʻaʻole pono ʻoe i ka nui o ke kūkulu ʻana i kahi mīkini nui a me ka pipiʻi, akā e ʻimi i kahi ala e nānā ai i nā ʻike hou aʻe?
Pono e noʻonoʻo ʻia, ʻoiai ke manaʻo nei ka poʻe physicists e ʻoki hou aʻe i waho o ka mīkini. ʻO kahi manawa haʻahaʻa ʻelua makahiki (i kapa ʻia) i hoʻomaka i kēia manawa e mālama i ka collider i hana ʻole a hiki i 2021, e ʻae ai i ka mālama ʻana (2). A laila e hoʻomaka ia e hana ma nā ʻenehana like a ʻoi aku paha, ma mua o ka hana ʻana i kahi hoʻonui nui ma 2023, me ka hoʻopau ʻana no 2026.
ʻO kēia hoʻololi hou e lilo i hoʻokahi piliona kālā (maʻalahi ke hoʻohālikelike ʻia i ke kumukūʻai i hoʻolālā ʻia o ka FCC), a ʻo kāna pahuhopu ke hana i kahi mea i kapa ʻia. Kiʻekiʻe Luminosity-LHC. I ka makahiki 2030, hiki ke hoʻonui i ʻumi paʻi ka nui o ka hui ʻana o ke kaʻa i kekona.
2. Hana hou i ka LHC
he neutrino
ʻO kekahi o nā mea i ʻike ʻole ʻia ma ka LHC, ʻoiai ua manaʻo ʻia ʻo ia WIMP (-weakly interacting massive particles). He mau ʻāpana koʻikoʻi hypothetical kēia (mai ka 10 GeV / s² a i kekahi mau TeV / s², ʻoiai ʻoi aku ka liʻiliʻi o ka proton mass ma mua o 1 GeV / s²) e pili ana me ka mea ʻike ʻia me ka ikaika e like me ka pilina nāwaliwali. E wehewehe lākou i ka nui pohihihi pohihihi i kapa ʻia ka mea ʻeleʻele, ʻo ia ka ʻelima mau manawa maʻamau i ke ao holoʻokoʻa ma mua o ka mea maʻamau.
Ma ka LHC, ʻaʻohe WIMP i loaʻa i kēia 0,003% o ka ʻikepili hoʻokolohua. Eia nō naʻe, aia nā ala maʻalahi no kēia - no ka laʻana. XENON-NT hoʻokolohua (3), he ipu nui o ka wai xenon hohonu ma lalo o Italia a ma ke kaʻina hana e hānai ʻia i loko o ka pūnaewele noiʻi. Ma kahi pahu nui nui o xenon, LZ ma South Dakota, e hoʻomaka ka ʻimi e like me 2020.
ʻO kahi hoʻokolohua ʻē aʻe, ʻo ia ka supersensitive ultracold semiconductor detectors, ua kapa ʻia SuperKDMS SNOLAB, e hoʻomaka i ka hoʻouka ʻana i ka ʻikepili i Ontario i ka hoʻomaka ʻana o 2020. No laila ke hoʻonui nei ka manawa o ka "pana" i kēia mau mea pohihihi i ka makahiki 20 o ke kenekulia XNUMX.
ʻAʻole ʻo Wimps wale nō nā moho mea pōʻeleʻele e hahai ʻia e nā ʻepekema. Akā, hiki i nā hoʻokolohua ke hana i nā ʻāpana ʻē aʻe i kapa ʻia nā axions ʻaʻole hiki ke nānā pono ʻia e like me neutrinos.
Loaʻa paha i nā makahiki he ʻumi e hiki mai ana i nā ʻike pili i nā neutrinos. Aia lākou ma waena o nā ʻāpana nui loa o ke ao holoʻokoʻa. I ka manawa like, ʻo kekahi o nā mea paʻakikī loa e aʻo ai, no ka mea, ʻoi aku ka nāwaliwali o ka neutrinos me ka mea maʻamau.
Ua ʻike lōʻihi ka poʻe ʻepekema he ʻekolu mau mea i kapa ʻia he ʻono a ʻekolu mau mokuʻāina kaʻawale - akā ʻaʻole like lākou i nā ʻono, a ʻo kēlā me kēia ʻono he hui ʻana o ʻekolu mau mokuʻāina ma muli o ka mechanics quantum. Manaʻo ka poʻe noiʻi e ʻike i ke ʻano pololei o kēia mau lehulehu a me ke ʻano o ka ʻike ʻana i ka wā e hui ʻia ai e hana i kēlā me kēia ʻala. Nā hoʻokolohua e like me KATHERINE ma Kelemānia, pono lākou e hōʻiliʻili i ka ʻikepili e pono ai e hoʻoholo i kēia mau waiwai i nā makahiki e hiki mai ana.
3. Ke kumu hoʻohālike XENON-nT
He mau waiwai ʻē nā Neutrino. ʻO ka hele ʻana i ka lewa, no ka laʻana, ʻano oscillate lākou ma waena o nā ʻono. Nā loea mai ʻO Jiangmen Underground Neutrino Observatory ma Kina, ka mea i manaʻo ʻia e hoʻomaka e hōʻiliʻili i ka ʻikepili ma nā neutrinos i hoʻokuʻu ʻia mai nā mea kanu nuklea kokoke i ka makahiki aʻe.
Aia kekahi papahana o kēia ʻano Super-Kamiokande, Ua lōʻihi ka lōʻihi o ka nānā ʻana ma Iapana. Ua hoʻomaka ka US e kūkulu i kāna mau kahua hoʻāʻo neutrino. LBNF ma Illinois a me kahi hoʻokolohua me nā neutrino i ka hohonu DUNE ma South Dakota.
Ua manaʻo ʻia e hoʻomaka ka papahana LBNF/DUNE he $1,5 biliona lehulehu i ka makahiki 2024 a e hoʻohana piha ʻia i ka makahiki 2027. ʻO nā hoʻokolohua ʻē aʻe i hoʻolālā ʻia e wehe i nā mea huna o ka neutrino ALANUI, ma ka Oak Ridge National Laboratory ma Tennessee, a ka papahana neutrino pōkole, ma Fermilab, Illinois.
I ka huli, i ka papahana Kaao-200, Hoʻolālā ʻia e wehe ʻia ma 2021, e aʻo ʻia kahi hanana i kapa ʻia ʻo neutrinoless double beta decay. Ua manaʻo ʻia ʻelua neutrons mai ka nucleus o kahi ʻātoma i ka manawa like e pohō i protons, kēlā me kēia mea e hoʻokuʻu i kahi electron a , hui pū me kekahi neutrino a hoʻopau.
Inā loaʻa kēlā ʻano pane, e hōʻike ana ʻo nā neutrino i kā lākou antimatter ponoʻī, e hōʻoiaʻiʻo ʻole ana i kahi manaʻo ʻē aʻe e pili ana i ke ao holoʻokoʻa - e wehewehe ana i ke kumu o ka nui o nā mea ma mua o ka antimatter.
Makemake nō hoʻi ka poʻe physicists e nānā hope i ka ikehu pōʻeleʻele pohihihi e komo ana i ka lewa a hoʻonui i ke ao holoʻokoʻa. ʻIkepili ikehu ʻeleʻele Hoʻomaka ka mea hana (DESI) i ka makahiki i hala a manaʻo ʻia e hoʻokuʻu ʻia i 2020. Ke Telescope Nānā Synoptic Nui ma Chile, i hoʻokele ʻia e ka National Science Foundation/Department of Energy, kahi papahana noiʻi piha e hoʻohana ana i kēia mea pono e hoʻomaka i 2022.
С другой стороны (4), ka mea i manaʻo ʻia e lilo i hanana o ka ʻumi makahiki i hala, e lilo ia i mea koa o ka makahiki iwakālua. Ma waho aʻe o nā ʻimi i hoʻolālā ʻia, e kōkua ia i ke aʻo ʻana i ka ikehu ʻeleʻele ma o ka nānā ʻana i nā galaxies a me kā lākou phenomena.
4. ʻIke ʻia o ka James Webb Telescope
He aha kā mākou e nīnau ai
Ma ka manaʻo maʻamau, ʻaʻole e kūleʻa ka ʻumi makahiki e hiki mai ana i ka physics inā he ʻumi makahiki mai kēia manawa e nīnau mākou i nā nīnau like ʻole. ʻOi aku ka maikaʻi ke loaʻa iā mākou nā pane a mākou e makemake ai, akā i ka wā e puka mai ai nā nīnau hou loa, no ka mea ʻaʻole hiki iā mākou ke helu i kahi kūlana e ʻōlelo ai ka physics, "ʻAʻohe aʻu nīnau hou," mau.
